2017年河南工业大学机电工程学院860材料科学基础考研强化模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 以低碳钢的拉伸曲线为例，运用位错理论说明屈服现象及加工硬化现象。
【答案】低碳钢的屈服是由于低碳钢中的碳是间隙原子，它与铁素体中的位错交互作用形成溶质原子气团，即所谓的柯氏气团。该气团对位错有钉扎作用，只有在较大的应力作用下，位错才能脱离溶质原子的钉扎，表现为应力-应变曲线上的上屈服点。而一旦位错脱钉，继续滑移，就不需要那么大应力了，表现为应力-应变曲线上的下屈服点和水平台阶。当继续变形时，由于位错数量的大大増加，导致应力又出现升高的现象，称为加工硬化现象。这是由于冷变形金属在塑性变形过程中形成大量位错，这些位错部分成为不可动位错，从而导致其对可动位错的阻力增大，引起材料继续变形困难，形成加工硬化或形变强化。
2． 在简单立方晶体的（100）面上有一个b=a[001]的螺位错。如果它（a ）被（001）面上b=a[010]的刃位错交割；（b ）被（001）面上b=a[001]的螺位错交割。试问在这两种情形下每个位错上会形成割阶还是弯折？
【答案】交割后的情况如图所示。
图
3． 谈谈你所了解的新材料、新工艺。
【答案】材料的种类繁多，把那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料称之为传统材料或基础材料。而把那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料称之为先进材料或新材料。
传统材料通过采用新技术、提高性能可以成为新材料，新材料经过长期生产和应用之后也就成为传统材料。目前新材料往往与新的加工技术联系在一起，如通过一种快速冷却或机械合金化等加工方法，可以制备非晶态的金属合金，而在这之前人们不知道金属还可以做成非晶态；其他如喷射沉积技术、半固态加工技术、净形薄带连续铸造技术等都是新的加工技术。
其中铝合金制备新技术有：热顶铸造、气隙铸造及电磁铸造技术，铝合金电磁铸轧技术，大型铝合金型材挤压技术，特宽铝合金中厚板轧制技术，半固态金属成形技术，铝合金显微组织结构预测及性能控制技术。
4． 判断下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞图上作出矢量关系图。
【答案】几何条件都满足，只判断是否满足能量条件
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
几何条件和能量条件全部满足，故所列位错反应都能进行。
各位错反应矢量关系如图所示。
图
5． 在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？它的性质如何递变？
【答案】同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左一右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能増加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性増强；同一主族元素最外层电子数相同，但从上一下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性増加，非金属性降低。
6． 什么是织构（或择优取向）？形成加工织构（或形变织构）的基本原因是什么？
【答案】金属在冷加工以后，各晶粒的位向间就有一定的关系，这样的一种位向分布就称为择优
取向，即织构。形成加工织构的根本原因是在加工过程中每个晶粒都沿一定的滑移面滑移，并按一定的规律转动，使滑移方向趋向于主应变方向或使滑移面趋向于压缩面。因此当形变量足够大时，大量晶粒的滑移方向或滑移面都将与拉伸方向或压缩面平行，从而形成形变织构。
7． 指出铁素体、各是什么类型的合金相？并比较铁素体、的形成条件有什么不同？
【答案】（1）铁素体为间隙固溶体，晶格类型与溶剂同，溶质碳原子溶于晶格间隙中；CuZn 为电子化合物，属复杂晶型；
子位于晶格间隙中。
（2
）
晶型改变。在都是由过渡族元素与原子半径较小的非金属碳原子组成，都是尺寸因素起形成时溶质碳量少，晶型不变，而后两种碳量较多， 所以形成简单晶型。中，所以形成复杂晶型；在TiC 中，主要作用，其形成条件不同之处在于，为间隙化合物，属复杂晶型；TiC 为间隙相，面心立方结构，碳原
8． 铸锭结晶过程中，晶区通常有几个，它们各自产生的原因是什么？
【答案】铸锭结晶过程中，通常有以下几个晶区：
（1）表面细晶区。其形成是由于铸模的强烈冷却作用，使表面层的过冷度很大，从而在表面产生很细的晶粒。
（2）柱状晶区。表面细晶区形成后，释放的结晶潜热使铸模温度升高，造成冷却作用下降。此时，过冷度减小，形核变得困难，只有细晶区中现有的晶体向液体中生长。在这种情况下，只有一次轴垂直于型壁（散热最快的方向）的晶体才能得到优先生长。
（3）中心等轴晶区。柱状晶生长到一定程度，由于前沿液体远离型壁，散热困难，冷速变慢，而且熔液中得温差随之减小，这将阻止柱状晶的快速生长，当整个熔液温度降至熔点一下时，熔液中出现许多晶核并沿各个方向长大，就形成中心等轴区。
9． 什么是金属的加工硬化现象？
【答案】金属材料在塑性变形过程中，所施加的流变应力随应变量的增大而不断增大的现象，称为加工硬化。或金属材料经冷塑性变形后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化。
10．示意画出n 型半导体电导率随温度的变化曲线，并用能带理论定性解释上述曲线。
【答案】（1）如图所示。